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酸化物超伝導材料による高温動作SQUIDシステムに関する研究

氧化物超导材料高温运行SQUID系统研究

基本信息

批准号：
01644001
负责人：
栗城真也
金额：
$ 6.53万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、酸化物材料高温SQUID実現の基礎となる弱結合デバイスの作製を中心として研究を行った。1.微細加工技術エピタキシャルYBCO薄膜を用いてスパッタエッチング法を検討した。低電力スパッタとPMMAレジストをマスクに用いることで、加工によるTcの低下がほとんどなく、約1μm幅のブリッジ作製や、スリット加工が可能となった。また、Auを常伝導層としたSNS型デバイス作製の基礎的検討として、Au/YBCO2重膜の熱的安定性について調べた結果、500℃以上の温度ではYBCOの構成元素(Cu,Ba)がAu中へ表面ないし粒界拡散してTcやIcが低下することがわかった。2.YBCO弱結合の作製 C軸配向したYBCO膜の結晶粒界にAuを優先的に拡散させて特定の粒界のみを弱結合化してジョセフソンデバイスとする手法を考案し、試作した。エッチングにより2〜3μm幅のYBCOブリッジを作製し、ブリッジ上に直角に幅1μm、厚さ50nmのAuのストリップを形成した後、O_2雰囲気中、450℃以上の温度で熱処理て行ってAuストリップ下のYBCO粒界を弱結合化した。その結果、TcとIcは減少し、IーV特性にマイクロ波照射ステップが見られ、ジョセフソン特性を示すデバイスが得られた。以上に加えて、ブリッジの膜厚を微細加工により一部薄くしたVTB(Variable-Thickness Bridge)の作製について検討した。エピタキシャルYBCO膜を用いてスパッタエッチングにより幅〜5μm、長さL〜1μm、膜厚比〜0.5のVTBを作製して結果、Tc近傍でマイクロ波ステップの見られるデバイスもあり、高温動作が期待された。3.ファイバ技術アルギン酸NaとY,B,Cu硝酸塩をイオン交換させて前駆体ファイバを作製し、さらに、O_2雰囲気中で焼成することで最小直径30μmのYBCOファイバを作製した。デバイス化の方法として、2本のファイバを交差させて焼成し弱結合とする方法を検討した。150μm径のファイバを用いた例では、ジョセフソン的な非線形性をもつIーV特性が得られた。

This year, the research on the basis of the realization of high temperature SQUID of acid materials and weak bonding materials was carried out. 1. Micromachining technology YBCO thin films Low power PMMA coating can be used for coating, coating and processing. This paper discusses the basic research of the fabrication of the SnS-type Au conductive layer, the thermal stability of Au/YBCO2 heavy film, and the temperature above 500℃. The constituent elements (Cu,Ba) of YBCO make the surface of the Au conductive layer lower. 2. The method of making weak binding of YBCO with C-axis alignment and Au preferential dispersion in crystal grain boundary of YBCO film is investigated and tested. After the formation of the YBCO crystal layer with the amplitude of 2 ~ 3μm, the Au crystal layer with the amplitude of 1μm and the thickness of 50nm at right angles, the YBCO crystal layer is weakly bonded by heat treatment at temperatures above 450℃ in O_2 atmosphere. As a result, Tc and Ic are reduced, and I-V characteristics are obtained. In addition to the above, the film thickness of the film is micro-machined to form a thin VTB(Variable-Thickness Bridge). YBCO films are manufactured with an amplitude of ~ 5μm, a length of L ~ 1μm, and a film thickness ratio of ~ 0.5. As a result, Tc is close to the surface of YBCO films. High temperature operation is expected. 3. The preparation of YBCO with the smallest diameter of 30μm was carried out in the presence of Na, Y,B,Cu nitrate. 2. The method of making a combination of the two elements is discussed. The 150μm diameter is used in the case of non-linear I-V characteristics.